HEAL DSpace

Εφαρμογή του πεδίου δυνάμεων MARTINI σε αδροποιημένες προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής

DSpace/Manakin Repository

Show simple item record

dc.contributor.author Κουντούπη, Ευγενία el
dc.contributor.author Kountoupi, Evgenia en
dc.date.accessioned 2019-05-09T08:46:31Z
dc.date.available 2019-05-09T08:46:31Z
dc.date.issued 2019-05-09
dc.identifier.uri https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48655
dc.identifier.uri http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16592
dc.rights Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα *
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ *
dc.subject Martini el
dc.subject Αδροποίηση el
dc.subject Μεσοσκοπικό επίπεδο el
dc.subject Επιτάχυνση προσομοιώσεων el
dc.subject Dry Martini el
dc.subject Martini Forcefield en
dc.subject Simulation speedup en
dc.subject Dry Martini Forcefield en
dc.subject Coarse-grained en
dc.subject Mesoscopic level en
dc.title Εφαρμογή του πεδίου δυνάμεων MARTINI σε αδροποιημένες προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής el
heal.type bachelorThesis
heal.classification Σύνδεση Μικροσκοπικών - Μακροσκοπικών Ιδιοτήτων με Η/Υ el
heal.language el
heal.language en
heal.access campus
heal.recordProvider ntua el
heal.publicationDate 2019-02
heal.abstract Στα πλαίσια αυτής της εργασίας μελετήθηκε η εφαρμογή και η αποτελεσματικότητα του πεδίου δυνάμεων Martini στις προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής. Το Martini είναι ένα απλοποιημένο και προσαρμόσιμο μοντέλο το οποίο χρησιμοποιείται για την περιγραφή των κύριων φυσικών χαρακτηριστικών συστημάτων αγνοώντας την χημική λεπτομέρεια. Το Martini αναφέρεται στη μεσοσκοπική κλίμακα (~10 Å). Χαρακτηρίζεται από μικρότερη ευκρίνεια σε σχέση με τα ατομιστικά μοντέλα (~1 Å) καθώς χρησιμοποιεί μικρότερο αριθμό μεταβλητών για να περιγράψει ένα σύστημα. Είναι δηλαδή αδροποιημένο. Χρησιμοποιεί μια γκάμα βασικών δομικών στοιχείων για να αναπαραστήσει τα διαφορετικά μόρια και παραμέτρους προσαρμοσμένες εμπειρικά ώστε να αναπαράγουν την πειραματικά παρατηρούμενη συμπεριφορά επιλεγμένων συστημάτων. Είναι επομένως top-down μοντέλο. Μαζί με τα bottom-up μοντέλα συνιστούν την ευρύτερη κατηγορία των αδροποιημένων (coarse grained) μοντέλων, τα οποία είναι πολύ αποτελεσματικά από άποψη υπολογιστικού κόστους. Παράλληλα καθιστούν δυνατή την μελέτη μεγάλων συστημάτων για χρονικές διάρκειες οι οποίες να επιτρέπουν την αξιόπιστη και επαρκή δειγματοληψία τους. Η αποτελεσματικότητα του Martini εξετάστηκε μέσω μελέτης περιπτώσεων. Αρχικά εφαρμόστηκε σε απλά μονοφασικά συστήματα καθαρών διαλυτών (υδατικών και οργανικών). Υπολογίστηκαν η πυκνότητα και η ισόθερμη συμπιεστότητα. Η σύγκρισή τους με αντίστοιχες πειραματικές τιμές δίνει πληροφορίες για τον τρόπο με τον οποίο το μοντέλο διαχειρίζεται μόρια διαφορετικής πολικότητας. Στην συνέχεια εφαρμόστηκε σε διφασικά συστήματα πολικών και μη διαλυτών. Τα συστήματα προσομοιώθηκαν και στο ατομιστικό επίπεδο ώστε να υπάρχει ένα μέτρο σύγκρισης. Μελετήθηκε η κατανομή των ειδών γύρω από την διεπιφάνεια με την εξαγωγή των προφίλ πυκνότητας. Υπολογίστηκε η διεπιφανειακή τάση και συγκρίθηκε επιπλέον με πειραματικά αποτελέσματα. Αυτές οι προσομοιώσεις παρέχουν σημαντικά συμπεράσματα ως προς την επιτυχή αναπαράσταση των υδροφοβικών φαινομένων. Για την πραγματοποίηση των παραπάνω κατασκευάστηκαν δύο προγράμματα. Το πρώτο επιτρέπει τον υπολογισμό της κατανομής πυκνότητας σε διεύθυνση κάθετη προς τη διεπιφάνεια. Το δεύτερο επιτρέπει τη στατιστική επεξεργασία δεδομένων με την διαδικασία Block Averaging. Η τελευταία περίπτωση ήταν η εφαρμογή σε συστήματα μη ιοντικών αμφίφιλων μορίων και νερού. Εξετάστηκε η ικανότητα πρόρρησης των διαγραμμάτων φάσεων. Στα ίδια συστήματα εφαρμόστηκε η εκδοχή έμμεσου διαλύτη του Martini, το Dry Martini. el
heal.abstract In the present study we examine the applicability and reliability of the Martini forcefield in molecular dynamics simulations. Martini is a simplified and transferrable forcefield which is designed to capture the key physical aspects of molecular systems while neglecting the fine details of atomic level structure. It addresses the mesoscopic scale (~10Å). It’s primary feature is the low resolution relative to atomistic forcefields (~1Å) since it utilizes fewer degrees of freedom to describe a system. It is therefore coarse- grained. It uses a fixed variety of structural units in order to describe different molecules and parameters which are adjusted empirically so as to reproduce experimentally observed behavior. This approach is called top down. Along with the bottom-up models, top down models constitute the new class of coarse- grained models that are much more efficient in terms of computational cost. At the same time, with such models one can simulate large systems and complex processes long enough to ensure that they have been sufficiently statistically sampled. This efficiency of Martini was challenged in different cases. Initially, Martini was used to simulate simple pure component solvents ( polar and apolar). The density of the systems and their isothermal compressibility were calculated. Comparison with experimental values provides valuable insight on the way in which the particular force field handles molecules of different polarity. Next, Martini was used for the simulation of binary systems that consisted of water and an organic solvent. The same systems we modeled at the atomistic level in order to have a measure of comparison. The distribution of the different species around the interface was studied and the density profiles were extracted. These simulations elucidate the way in which the Martini forcefield represents hydrophobic effects. The calculation of the aforementioned quantities required the construction of two programs. One of them calculates density along the bilayer normal. The second one is used in order to statistically process the data obtained from the trajectory of the system with a method called block averaging. Finally, self assembly simulations of aqueous solutions of polyoxyethylene surfactants were performed and the ability of Martini FF to correctly predict their phase diagrams was examined. The same systems were modeled with the implicit solvent version of Martini, known as Dry Martini. en
heal.advisorName Θεοδώρου, Θεόδωρος el
heal.committeeMemberName Λυμπεράτος, Γεράσιμος el
heal.committeeMemberName Θεοδώρου, Θεόδωρος el
heal.committeeMemberName Σαρίμβεης, Χαράλαμπος el
heal.academicPublisher Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ) el
heal.academicPublisherID ntua
heal.numberOfPages 122 σ.
heal.fullTextAvailability true


Files in this item

[PDF]
Name: Διπλωματική_Ευγεν ...
Size: 8.499Mb
Format: PDF
View/Open

The following license files are associated with this item:

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα Except where otherwise noted, this item's license is described as Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα